STA JE TO CRNA RUPA?

Crna rupa je jedan od mogucih zvezdinih ?ostataka? – ekstremno zakrivljena oblast prostor-vremena iz koga se, prema klasicnoj fizici, nista, cak ni svetlost, ne moze otisnuti zbog izuzetno velike sile teze, odnosno gravitacije.

Mozda je to prazan prostor, mozda je to prava rupa u svemiru, a mozda je ona mesto koje je otseceno od ostatka svemira, a mozda ni same crne rupe, u stvari, ne postoje…

Dokazano je da postoji mogucnost njihovog postojanja, ali nema dokaza da one zaista postoje, jer se golim okom ne mogu videti cak ni kad bi gledali kroz najbolji svetski teleskop, jer su jednostavno, nazovi, crne.

A mozda su one plod maste dokonih fizicara…

Najjaci argument za postojanje crnih rupa je taj da ako verujemo u Veliki Prasak, onda moramo verovati i u crne rupe, jer su oni deo iste teorije. Crne rupe, kao i Veliki prasak, jedino imaju smisla ako se objasnjavaju kombinacijom Ajnstajnove opste teorije relativnosti i kvantne mehanike, gde Ajnstajnova teorija objasnjava pojave velikih razmera i potpuno je determinisana, a kvantna mehanika svet u malom koji sve objasnjava u okvirima verovatnoce, a ne tacno odredjenih vrednosti. Naucnici pokusavaju da dodju i do objedinjenja ove dve grane fizike, tzv. teorije svega (theory of everything) i da na taj nacin proniknu u mehanizam ovih nedovoljno objasnjenih stvari.

Teorijom relativnosti je predvidjeno da kolaps zvezde vodi u jednu tacku, strucno receno, u singularitet. To je apstraktni pojam koji jos uvek nije dovoljno objasnjen. Ajnstajn nije prihvatao kvantnu mehaniku. Medjutim, posle njegove smrti razvoj fizike je otisao daleko u dubinu materije (mikro svet). Stiven Hoking je taj koji uvodi kvantne efekte u razmatranje gravitacionog polja…

Specijalna teorija relativnosti

Nastala je pocetkom XX veka. U sustini uopstava Njutnovu i Galilejevu, klasicnu, mehaniku.

Postulati STR su:

1. Svi fiizicki zakoni izrazavaju se u istom obliku u svim inercijalnim sistemima referencije.
2. Brzina svetlosti je ista u svim inercijalnim sistemima.

Ova teorija obuhvata problem sinhronizacije i istovremenosti, cije objasnjenje pokazuje da je vreme relativno, odnosno razlicito za razlicite posmatrace. Svaki sistem ima svoje vreme. Zatim, vremenski interval izmedju dva dogadjaja koji se dese na istom mestu meren casovnikom koji miruje u tom sistemu uvek kraci od vremenskog intervala meren casovnicima u bilo kojem drugom sistemu. To je tzv. dilatacija vremena. Iz STR je potekao i famozni paradoks blizanaca.

Kvantna mehanika u skladu sa STR daje kvantnu teoriju polja.

Opsta teorija relativnosti

Ovom teorijom Ajnstajn je potkrepio dva velika nedostatka STR. Prvo, u njoj se ne razmatraju neinercijalni sistemi, a drugo ne razmatra se gravitacija.

Postulati OTR su :

1. Princip ekvivalencije -? teska i inertna masa su medjusobno jednake, jer je ubrzanje svih tela u gravitacionom polju jednako. Ovaj princip ukazuje na to da se dejstvo gravitacionog polja moze eliminisati, barem lokalno. Takodje, ovaj princip Ajnstajn je prosirio i na ekvivalenciju energije i teske mase: E=mc².

Eksperimantalne potvrde ovog postulata su skretanje svetlosti nekih zvezda u gravitacionom polju Sunca i smanjenje frekvencije svetlosti koju emituju zvezde, usled gravitacione interakcije emitovanog zracenja i date zvezde.

2. Opsti princip relativnosti ? svi referentni sistemi su medjusobno ekvivalentni, a s tim vazi i da su svi fizicki zakoni invarijantni  (nepromenljivi) u odnosu na proizvoljne transformacije koordinata (prostor-vreme).

Samo izracunavanje jednacina OTR je vrlo komplikovan i moze se izvesti samo primenom tzv. tenzorskog racuna.

Znaci, Ajnstajn je zakljucio da prostor nije ravan, vec zakrivljen i da lokalnu zakrivljenost stvara prisustvo mase u svemiru. Shodno tome, tela se kroz zakrivljen prostor ne krecu pravolinijski, vec slede putanju najkraceg rastojanja izmedju polaznog i konacnog polozaja tela u kretanju. Te putanje se zovu geodezijske linije. To su krive bez granica. Ako je to tacno onda nema potrebe za silom gravitacije koja se prenosi trenutno, niti za objasnjenjem da su inercijalna i gravitaciona masa jednake.

Ajnstajn je ustanovio da materija odredjuje prostoru kako da se zakrivi, a prostor materiji kako da se krece, sto je bio nov nacin za opis gravitacije. Nema vise sila. On je Njutnovu gravitaciju zamenio zakrivljenim prostorom.

Zakrivljenost prostora se moze demonstrirati modelom gumene mreze. Ako uzmemo rastegljivu gumenu mrezu, postavimo je horizontalno i preko nje pustimo da se kotrlja ping pong loptica uvidecemo da se guma nece deformisati, odnosno loptica ce se kretati pravolinijski. Medjutim, ako pustimo da se sa jednog kraja kotrlja djule, ono ce svojom tezinom upasti u mrezu i iskriviti je.

Naucnici pokusavaju da ujedine OTR sa kvantnom mehanikom u kvantnu gravitaciju, koja bi trebala da objasni neke jos nerazjasnjene stvari (kao sto je npr. singularitet, o kome ce biti reci kasnije)

Pojam prostor-vremena

Svi na vreme gledaju kao na nesto sto protice bez obzira sta se desava, ali teorija relativnosti kombinuje vreme i prostor i kaze da bi oni mogli biti isprepletani ili izobliceni od strane materije i energije.

Prostor-vreme bi trebalo da ima 4 dimenzije. Zasto? Tri prostor-vremenske dimenzije nisu dovoljne za bilo koji slozeni organizam. Na primer, posmatramo komarca koji leti po sobi i da bi ga locirali potrebne su nam tri koordinate plus jedna vremenska da bi odredili polozaj komarca bas u odredjenom trenutku. S druge strane, ako bi postojalo vise od 3 prostorne dimenzije, putanje (orbite) planeta oko Sunca ili elektrona oko jezgra bi bile nestabilne i naginjale bi spiralno ka unutra. Ostaje mogucnost da postoji vise od jedne vremenske dimenzije sto bi bilo uzasno tesko zamisliti.